人体模型的建模方法经过了几十年的发展研究,在各个领域都有着较成熟的应用。作为应用于服装行业的三维人体模型,主要是用来进行尺寸测量、虚拟着装、动画模拟以及基于以上应用的服装定制,展示和销售。研究三维服装人体模型的自动建模方法具有很强的研究价值和广泛的应用前景。本文利用三维扫描仪获得三维人体数据,对应用于服装行业的三维人体模型的变形技术进行了研究,主要研究内容如下。本文首先介绍了当前三维人体数据的几种主要获取方法,并着重分析了基于三维人体扫描技术的非接触式获取方法,提出该方法的有效性和快捷性。根据应用于自动人体测量以及虚拟试衣的三维人体模型其自身特点,以及系统实现的可行性,提出基于模板变形的人体模型建立方法。该方法要求建立已知模板人体与仟一输入的扫描人体之间的特征点对应关系,然后根据提取的若干特征点对应,对模板人体进行变形,从而获得所需人体。为了便于实现对任意扫描人体数据进行特征点的自动提取,本文采用了旋转图像法(Spin image)这一三维网格形态的二维表达方法。该方法以建立在三维网格表面的取向点为基准,将三维人体数据的形态属性压缩在一张二维图像中,从而方便进行对应点的比较匹配。首先在已知的模板人体表面预标记需要提取的29个特征点。利用旋转图像对三维网格形态的表达,以及各特征点间相互空间关系的约束,计算出模板人体上每一个预标记的特征点与待测人体表面相应区域内每一个顶点的相关系数。通过比较相关系数,找到待测人体表面的最佳匹配顶点,建立对应关系。本文通过对扫描人体特征点的自动提取,完成了对任一扫描人体的自动测量。文章通过评估匹配结果的精确度,验证了该方法的可行性,并提出基于该特征点提取方法的其他应用。如人体子部分(如躯干,手臂以及腿部)的区域划分,人体骨架系统的提取等。文章所提到的第二个关键技术是基于已提取的特征点对应,对模板人体进行变形,从而获得所需人体。为了实现光滑变形,并保持原网格各相邻顶点之间的空间位置关系,本文采用了金字塔坐标系(Pyramid coordinate)对三维人体网格进行表面重建。该坐标系记录每一个顶点与其相邻点之间的角度、距离等信息,在通过特征点变化而进行的人体变形过程中,每一个顶点可以保持原三维网格的局部特征,从而使得变形结果的光滑度和保型性较好,避免了利用线性插值而获得的变形结果中有可能产生的网格交错、混乱等情况。文章对采用该方法获得的变形结果进行了展示讨论,提出利用对特征点的控制进行插值,从而生成新人体的方法,并给出插值结果。结果显示该方法能够利用模板人体有效地生成不同体型的人体模型。文章最后探讨了基于参数控制生成所需人体模型的建模方法,以及基于特征点对应人体变形技术的发展方向,并总结得出该方法可以快捷有效地利用三维扫描数据生成人体模型,为后期的虚拟服装应用提供良好的基础。